一种新型采矿液压支架修复设备和修复材料及制备方法与流程

1.本发明涉及支架修复设备领域，具体为一种新型采矿液压支架修复设备和修复材料及制备方法。


背景技术：

2.液压支架主要包括顶梁、立柱、掩护梁、连杆、底座和控制系统，在煤矿综采过程中，将液压支架安装在工作面内，由底座支撑在工作面底部，通过连杆和立柱将顶梁支起，顶梁与工作面顶部的上覆岩层接触支撑。在采矿行业中，液压支架与立柱配合使用，防止矿坑塌陷，在使用过程中，由于矿物颗粒对液压支架磨损划伤，导致液压支架密封性降低，支撑能力下降，存在安全隐患。
3.在对液压支架进行修复时，需要使用夹持支撑设备进行固定，但是市面上多数夹持支撑设备，其不便于调节固定支架的距离，也不能保证支撑时的稳定性，而且在不便于调节夹持结构的夹持方向，降低操作的便捷性，存在一定的缺陷。
4.目前采矿液压支架用修复材料使用水平引铸的高锰铝青铜，其常规的生产工艺存在缺陷：1、生产效率低下，制造成本高；2、耐腐蚀性，耐磨性能差；3、修复液压支架后表面发脆，无减震效果，液压支架修复后在后续使用过程中有脆裂的安全隐患。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种新型采矿液压支架修复设备和修复材料及制备方法，能够调节所需固定支架的距离，也能保证支撑时的稳定性，而且能够对支架的夹持方向进行灵活调节，增加操作的便捷性，该方法生产的液压支架修复材料制造成本低，耐腐蚀性能、防腐蚀性能优异，具有良好的耐磨性能和减震效果，通过上引炉石墨烯添加工艺，在上引杆组织中均匀分布石墨烯结构，及后续的拉拔及退火工艺的组合和线材剥皮工艺，加工的液压支架修复材料的防腐蚀性能、堆焊硬度、耐磨性能和减震效果明显优于目前常规使用的高锰铝青铜材料，有效提高了采矿用液压支架使用寿命及安全性能。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种新型采矿液压支架修复设备，包括底板、调节机构与高度夹持机构，所述底板顶面固定安装有调节机构，所述调节机构上端固定安装有高度夹持机构，通过高度夹持机构将修复材料与支架固定夹持在一起；
8.所述调节机构包括呈对称均匀分布固定安装在底板顶面的两个滑动槽板，两个所述滑动槽板内壁均活动连接有两个曲杆，同一侧所述曲杆顶端固定安装有固定板，所述固定板底端中间固定安装有连接杆，所述连接杆底端固定安装有连接板，所述底板顶面中间固定安装有防护框，所述防护框内侧壁中间固定安装有隔板，所述隔板左端与右端均固定安装有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆远离隔板一端固定安装在连接板侧面。
9.作为本发明进一步的方案：所述防护框前面与后面中间设有滑槽，所述滑槽内壁与连接板外壁活动连接，所述连接板底面呈对称均匀分布固定安装有两个弹簧。
10.作为本发明进一步的方案：所述高度夹持机构包括固定安装在固定板顶面的液压伸缩杆，所述液压伸缩杆顶端固定安装有旋转轴承架，所述旋转轴承架顶面固定安装有环形架。
11.作为本发明进一步的方案：所述底板底面呈矩形均匀分布固定安装有四个连接轴架，同一侧两个所述连接轴架同侧活动连接有定位轮。
12.本发明一种新型采矿液压支架修复材料，包括下述成分：
13.mn 10～14wt％；al 8～13％；fe 4～8wt％；ni 4～5wt％；si 0.5～1wt％；s≤0.05wt％；p≤0.05wt％，c 1～4wt％；其余杂质总和＜0.5wt％。
14.本发明涉及一种新型采矿液压支架修复材料的制备方法，主要包括如下加工步骤：
15.(1)熔炼；(2)合金化；(3)精炼除气；(4)石墨添加；(5)上引铸造；(5)上引结距纹消除；(6)拉丝退火；(7)氧化皮消除；
16.具体工艺过程为：
17.(1)熔炼：将63.2％电解铜板在上引炉熔化至1100
±
℃；
18.(2)合金化：然后将烘烤除气后的点解镍板和铸铁棒加入铜液中，然后加入烘烤除气后的电解锰和除气铝坯；
19.(3)精炼除气：利用精炼剂除气并搅拌均匀，静置后取样分析成分；
20.(4)石墨添加：将石墨板利用耐火砖下沉至保温仓底部，并用保温砖压实；
21.(5)上引铸造：溶液温度控制在1090
±
10℃，上引采用两头引铸，引速900mm/min，节距7mm，反推2mm，利用循环冷却水冷却，引出φ8.0mm铝合金线坯；
22.(6)上引结距纹消除：利用定径及剥皮模具组合的方式进行上引结距纹消除，避免后续拉丝断线；剥皮0.1mm，消除结距纹，定径φ7.5mm，剥皮φ7.4mm；
23.(7)拉丝：将剥皮后的线材在直进式联拉机上进行冷拉拔变形，经过5个模具拉拔后，拉拔至5.0，配模(φ7.4mm-φ6.80mm-φ6.25mm-φ5.75mm-φ5.37mm-φ5.0mm)，拉丝模具使用纳米镀层材质模，拉丝后使用鼓风退火炉+真空退火炉退火方式退火，将退火后线坯按照上述步骤拉拔至φ3.15mm，拉拔工艺(φ5.0mm-φ4.5mm-φ4.1mm-φ3.75mm-φ3.43mm-φ3.15mm)，然后进行退火，退火后按照上述步骤进行拉拔至φ1.98mm，拉拔工艺(φ3.15mm-φ2.80mm-φ2.50mm-φ2.28mm-φ2.09mm-φ1.98mm)，然后进行退火，退火后按照上述步骤进行拉拔至φ1.30mm，拉拔工艺(φ1.98mm-φ1.80mm-φ1.65mm-φ1.52mm-φ1.40mm-φ1.30mm)，然后进行退火；
24.(8)退火：先用鼓风退火炉将拉拔后线坯进行预退火，将线坯装入鼓风炉，然后，然后将氮气加热至400℃后吹入退火炉，升温速度5℃/min，保温8h后吹入常温氮气进行降温，降温速度10℃/min，降温至室温。将预退火后的线坯放入真空退火炉进行退火，将线坯放入真空退火炉，进行抽压，然后往炉内加入氮气，然后进行升温，按照升温速度5℃/min升温至850℃后进行保温15h，(线径≤φ3.15mm保温温度为780℃)然后随炉降温至室温；
25.(9)氧化皮消除：将退火后φ1.30mm线坯进行剥皮，消除表面氧化皮，剥皮工艺为定径+剥皮方式进行剥皮，工艺为(φ1.2mm定径+φ1.17mm剥皮)，剥皮油使用焊丝专用导电油。
26.本发明的有益效果：
27.1、本发明通过设有调节机构，通过将整体结构在定位轮的配合下，移动到合适的位置后，启动两个电动伸缩杆，带动两个连接板在防护框中滑槽中进行滑动，带动安装在连接杆顶端的固定板进行移动，在固定板移动的同时，使安装在固定板底面的两个曲杆在滑动槽板中进行移动，能够调节所需固定支架的距离，也能保证支撑时的稳定性；
28.2、本发明通过设有高度夹持机构，通过将两个固定板移动到合适的距离后，再启动两个液压伸缩杆，带动上端的环形架进行高度调节，使其靠近所需修复的支架，再进行调节旋转轴承架，来改变环形架的角度，对应支架的角度后，再对支架进行固定，从而能够对支架的夹持方向进行灵活调节，增加操作的便捷性。
29.3、本发明通过发明添加石墨的工艺，具有良好的减震效果，修复后消除了常规高锰铝青铜材料发脆的问题。通过成分设计，添加硅元素，提高材料的堆焊硬度及耐腐蚀性能，硅元素的脆性可利用组织中石墨来消除。通过工艺配比调整，可以实现4次5联拉拔，大大提高了生产效率。通过“吹氮预退火+二次退火”方式，避免表面油污碳化及金属氧化，减少拉拔时模具费用及断丝率。
附图说明
30.为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
31.图1为本发明整体结构示意图；
32.图2为本发明整体结构示意图；
33.图3为本发明整体正视图；
34.图4为本发明整体侧视图；
35.图中：1、底板；2、调节机构；201、固定板；202、曲杆；203、滑动槽板；204、防护框；205、连接杆；206、电动伸缩杆；207、隔板；3、高度夹持机构；301、液压伸缩杆；302、旋转轴承架；303、环形夹；4、弹簧；5、连接板；6、滑槽；7、定位轮；8、连接轴架。
具体实施方式
36.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
37.如图1-4所示，一种新型采矿液压支架修复设备，包括底板1、调节机构2与高度夹持机构3，底板1顶面固定安装有调节机构2，调节机构2上端固定安装有高度夹持机构3，通过高度夹持机构3将修复材料与支架固定夹持在一起；
38.调节机构2包括呈对称均匀分布固定安装在底板1顶面的两个滑动槽板203，两个滑动槽板203内壁均活动连接有两个曲杆202，同一侧曲杆202顶端固定安装有固定板201，固定板201底端中间固定安装有连接杆205，连接杆205底端固定安装有连接板5，底板1顶面中间固定安装有防护框204，防护框204内侧壁中间固定安装有隔板207，隔板207左端与右端均固定安装有电动伸缩杆206，电动伸缩杆206远离隔板207一端固定安装在连接板5侧面；
39.防护框204前面与后面中间设有滑槽6，滑槽6内壁与连接板5外壁活动连接，连接
板5底面呈对称均匀分布固定安装有两个弹簧4，利用两个弹簧4将连接板5向上抬动，使得连接板5与防护框204之间的接触面积减小，减小滑动时的阻力。
40.本发明的工作原理：工作人员将整体结构在定位轮7的配合下，移动到合适的位置后，启动两个电动伸缩杆206，带动两个连接板5在防护框204中滑槽6中进行滑动，带动安装在连接杆205顶端的固定板201进行移动，在固定板201移动的同时，使安装在固定板201底面的两个曲杆202在滑动槽板203中进行移动，能够调节所需固定支架的距离，也能保证支撑时的稳定性。
41.如图2-4所示，高度夹持机构3包括固定安装在固定板201顶面的液压伸缩杆301，液压伸缩杆301顶端固定安装有旋转轴承架302，旋转轴承架302顶面固定安装有环形架，底板1底面呈矩形均匀分布固定安装有四个连接轴架8，同一侧两个连接轴架8同侧活动连接有定位轮7，利用定位轮7将整体结构移动到合适的位置，再进行定位，增加修复的效率。
42.本发明的工作原理：工作人员在将两个固定板201移动到合适的距离后，再启动两个液压伸缩杆301，带动上端的环形架进行高度调节，使其靠近所需修复的支架，再进行调节旋转轴承架302，来改变环形架的角度，对应支架的角度后，再对支架进行固定，将修复材料线与被修复的支架夹持固定，从而能够对支架的夹持方向进行灵活调节，增加操作的便捷性。
43.本发明公开一种新型采矿液压支架修复材料，包括下述成分：
44.mn 10～14wt％；al 8～13％；fe 4～8wt％；ni 4～5wt％；si 0.5～1wt％；s≤0.05wt％；p≤0.05wt％，c 1～4wt％；其余杂质总和＜0.5wt％。
45.本发明公开一种新型采矿液压支架修复材料的制备方法，其主要包括如下加工步骤：(1)熔炼；(2)合金化；(3)精炼除气；(4)石墨添加；(5)上引铸造；(5)上引结距纹消除；(6)拉丝退火；(7)氧化皮消除；
46.具体工艺过程为：
47.(1)熔炼：将63.2％电解铜板在上引炉熔化至1100
±
℃；
48.(2)合金化：然后将烘烤除气后的点解镍板和铸铁棒加入铜液中，然后加入烘烤除气后的电解锰和除气铝坯；
49.(3)精炼除气：利用精炼剂除气并搅拌均匀，静置后取样分析成分。
50.(4)石墨添加：将石墨板利用耐火砖下沉至保温仓底部，并用保温砖压实。
51.(5)上引铸造：溶液温度控制在1090
±
10℃，上引采用两头引铸，引速900mm/min，节距7mm，反推2mm，利用循环冷却水冷却，引出φ8.0mm铝合金线坯。
52.(6)上引结距纹消除：利用定径及剥皮模具组合的方式进行上引结距纹消除，避免后续拉丝断线；剥皮0.1mm，消除结距纹，定径φ7.5mm，剥皮φ7.4mm。
53.(7)拉丝：将剥皮后的线材在直进式联拉机上进行冷拉拔变形，经过5个模具拉拔后，拉拔至5.0，配模(φ7.4mm-φ6.80mm-φ6.25mm-φ5.75mm-φ5.37mm-φ5.0mm)，拉丝模具使用纳米镀层材质模，拉丝后使用鼓风退火炉+真空退火炉退火方式退火，将退火后线坯按照上述步骤拉拔至φ3.15mm，拉拔工艺(φ5.0mm-φ4.5mm-φ4.1mm-φ3.75mm-φ3.43mm-φ3.15mm)，然后进行退火，退火后按照上述步骤进行拉拔至φ1.98mm，拉拔工艺(φ3.15mm-φ2.80mm-φ2.50mm-φ2.28mm-φ2.09mm-φ1.98mm)，然后进行退火，退火后按照上述步骤进行拉拔至φ1.30mm，拉拔工艺(φ1.98mm-φ1.80mm-φ1.65mm-φ1.52mm-φ
1.40mm-φ1.30mm)，然后进行退火。
54.(8)退火：先用鼓风退火炉将拉拔后线坯进行预退火，将线坯装入鼓风炉，然后，然后将氮气加热至400℃后吹入退火炉，升温速度5℃/min，保温8h后吹入常温氮气进行降温，降温速度10℃/min，降温至室温。将预退火后的线坯放入真空退火炉进行退火，将线坯放入真空退火炉，进行抽压，然后往炉内加入氮气，然后进行升温，按照升温速度5℃/min升温至850℃后进行保温15h，(线径≤φ3.15mm保温温度为780℃)然后随炉降温至室温。
55.(9)氧化皮消除：将退火后φ1.30mm线坯进行剥皮，消除表面氧化皮，剥皮工艺为定径+剥皮方式进行剥皮，工艺为(φ1.2mm定径+φ1.17mm剥皮)，剥皮油使用焊丝专用导电油。
56.本发明一种新型采矿液压支架修复材料的制备方法中石墨添加是利用耐火砖压力石墨板至炉底，在上引过程中通过金属也自然流动冲刷，将石墨均匀剥落使其与合金液凝固成型，使其组织中均匀弥散石墨。
57.本发明中退火采用吹氮预退火+二次退火，避免了线坯表面油污碳化及线坯表面氧化，长时间保温退火保证组织性能均匀稳定，成品性能抗拉强度波动在3mpa以内。
58.本发明的拉丝通过将剥皮后线材通过4次联拉拉拔至φ1.3mm，提高生产效率，减少退火次数。
59.本发明通过发明添加石墨的工艺，具有良好的减震效果，修复后消除了常规高锰铝青铜材料发脆的问题。
60.本发明通过成分设计，添加硅元素，提高材料的堆焊硬度及耐腐蚀性能，硅元素的脆性可利用组织中石墨来消除。
61.本发明通过工艺配比调整，可以实现4次5联拉拔，大大提高了生产效率。
62.本发明通过“吹氮预退火+二次退火”方式，避免表面油污碳化及金属氧化，减少拉拔时模具费用及断丝率。
63.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。